項(xiàng)立剛對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，盡管LiFi前景看好，但目前大部分產(chǎn)品還依舊停留在實(shí)驗(yàn)室階段，產(chǎn)業(yè)化之路仍舊漫長(zhǎng)。比如需要把專業(yè)的芯片集成到手機(jī)和電腦里，這樣才有可能推廣，并且需要制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
“嗨，不好意思，你擋住我的信號(hào)了。”如果有一天用LED燈發(fā)射的燈光連接無(wú)線網(wǎng)得以普及，這可能就會(huì)成為你生活中的口頭禪。
這種用燈光來(lái)連接無(wú)線網(wǎng)的技術(shù)叫做LiFi（LightFidelity），全稱“可見光無(wú)線通信”，是可見光通信技術(shù)的一種。LiFi實(shí)際上是通過(guò)在燈具上植入一個(gè)微小的芯片，形成無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)（類似于WiFi熱點(diǎn)），靠LED燈發(fā)出肉眼看不到的高速明暗閃爍的信號(hào)來(lái)傳輸信息，電子設(shè)備可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。
在LiFi時(shí)代，你可以在街頭，利用路燈下載電影；在家里，打開臺(tái)燈下載歌曲；即便是在水下，只要有燈光照射就可以上網(wǎng)。這聽起來(lái)很神奇，但已經(jīng)有了第一個(gè)商業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目。
近日，法國(guó)房地產(chǎn)投資公司Icade在其位于巴黎拉德芳斯的智慧辦公室中率先嘗試使用飛利浦照明[現(xiàn)已更名為“昕諾飛（Signify）”，下稱“昕諾飛”]LiFi技術(shù)布局整個(gè)辦公室。在Icade智慧辦公室里，燈光不僅可以隨著一天之內(nèi)自然光的強(qiáng)弱自我調(diào)節(jié)，而且還可以發(fā)射網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。員工們?cè)谌我鉄艄庀露伎梢赃B接這束燈光所發(fā)射出來(lái)的無(wú)線網(wǎng)信號(hào)。
LiFi解決無(wú)線頻譜緊張難題
“可見光通信技術(shù)綠色低碳、可實(shí)現(xiàn)近乎零耗能通信，還可有效避免無(wú)線電通信電磁信號(hào)泄露等弱點(diǎn)，快速構(gòu)建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。”中國(guó)電信總師室主任傅志仁告訴第一財(cái)經(jīng)記者。
由于LiFi具有數(shù)據(jù)密度高、廉價(jià)和安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，一度被各國(guó)專家認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，并被認(rèn)為是取代WiFi的有力競(jìng)爭(zhēng)者。據(jù)傅志仁介紹，LiFi在傳播速率、頻譜帶寬、安全性等方面都有優(yōu)勢(shì)。
最重要的是，LiFi的出現(xiàn)解決了無(wú)線頻譜緊張的問(wèn)題。傅志仁說(shuō)，WiFi利用的無(wú)線電頻譜資源是有限的，而LiFi利用的是光譜，其帶寬是無(wú)線電頻譜的10000倍。改變無(wú)線頻譜資源緊張的狀況也是研發(fā)LiFi的初衷。
“目前，全世界約一半的網(wǎng)絡(luò)傳輸量由WiFi承擔(dān)，由于上網(wǎng)人數(shù)還在不斷增多，這個(gè)百分比將會(huì)繼續(xù)上漲，屆時(shí)，很多專家擔(dān)心的‘頻譜危機(jī)’也會(huì)隨之而來(lái)，速度不斷減慢。”傅志仁告訴第一財(cái)經(jīng)記者，“在未來(lái)十年內(nèi)，信息的傳輸量將超出現(xiàn)有無(wú)線電頻譜的承載能力，LiFi不只是一種無(wú)線通信技術(shù)，更有望激活帶寬達(dá)到300THz的可見光譜頻譜資源，是破解傳統(tǒng)無(wú)線電頻譜資源嚴(yán)重匱乏困局的新途徑。”
使用WiFi時(shí)的網(wǎng)速一般可以達(dá)到54~250Mbit/s，而LiFi在理論研究上速率可以達(dá)到1~3.5Gbit/s。我國(guó)工業(yè)和信息化部也在2015年11月13日測(cè)試認(rèn)證，中國(guó)可見光通信實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbp/s，相當(dāng)于0.2秒即可完成一部高清電影的下載。
但傅志仁告訴第一財(cái)經(jīng)記者，如此高的速度是在距離極其短的情況下測(cè)得的，由于可見光信號(hào)在傳播介質(zhì)中極易迅速衰減，所以一般情況下，“在小于3米的情況下，可以實(shí)現(xiàn)100Mbit/s的傳輸。”
據(jù)法國(guó)Icade項(xiàng)目中的LiFi負(fù)責(zé)方——昕諾飛相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在Icade項(xiàng)目中，光線信號(hào)通過(guò)連接在筆記本或平板電腦上的USBLiFi網(wǎng)卡捕捉，隨后USBLiFi網(wǎng)卡將信號(hào)通過(guò)紅外連接回傳給燈具。LiFi可實(shí)現(xiàn)每秒30Mbit/s的高速寬帶連接，用戶可以在傳輸多部流媒體高清影片的同時(shí)進(jìn)行視頻電話。
昕諾飛中國(guó)區(qū)照明設(shè)計(jì)和應(yīng)用部總經(jīng)理姚夢(mèng)明對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，LiFi會(huì)在燈具上設(shè)置調(diào)制解調(diào)器，把燈光調(diào)制成今天可被認(rèn)可的光的波動(dòng)信號(hào)，再下傳到增加了LiFi網(wǎng)卡的電腦上，然后由網(wǎng)卡再把信號(hào)通過(guò)紅外回傳到燈具上，從而產(chǎn)生循環(huán)，進(jìn)而生成雙向通信。在他看來(lái)，LiFi網(wǎng)卡未來(lái)一定會(huì)集成在電腦或者手機(jī)上。
LiFi除了速度快，在安全性方面也有比WiFi更好的表現(xiàn)。由于可見光通信必須在LED光源開啟時(shí)才能傳輸，只要光線透不出去，就能形成封閉式通信網(wǎng)絡(luò)，其安全等級(jí)較其他無(wú)線傳輸技術(shù)更高。“由于可見光只能沿直線傳播，且其上行和下行信道是獨(dú)立運(yùn)行的，黑客必須處在同一個(gè)房間中，并同時(shí)侵入兩個(gè)信道才能完成一次真正意義上的攻擊。因此，要想在光線傳播線路之外進(jìn)行信號(hào)竊取和干擾非常困難。”傅志仁告訴第一財(cái)經(jīng)記者，“LiFi的安全性還表現(xiàn)在LiFi技術(shù)不依靠無(wú)線電波，不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，沒有輻射，并且對(duì)人體無(wú)傷害。”
因此，LiFi可用于飛機(jī)、醫(yī)院等對(duì)無(wú)線電信號(hào)較為敏感的地區(qū)，還有WiFi信號(hào)無(wú)法覆蓋的地下和水下環(huán)境或偏遠(yuǎn)地區(qū)，也適用于對(duì)安全性有較高要求的金融機(jī)構(gòu)或政府部門。
傅志仁認(rèn)為，LiFi只有通過(guò)逐步示范應(yīng)用，找到殺手級(jí)應(yīng)用作為突破口，才能在寬帶無(wú)線應(yīng)用市場(chǎng)找到一席之地。
LED燈的普及創(chuàng)造了LiFi的可能性
雖然LiFi的未來(lái)聽起來(lái)很美好，但并不是說(shuō)LiFi可以完全替代WiFi，原因在于LiFi利用的是可見光。“LiFi要確保照明設(shè)備在有效范圍內(nèi)，也要保證光線不被遮擋，一旦光線被遮擋，LiFi信號(hào)就會(huì)減弱甚至中斷。”傅志仁說(shuō)，“因?yàn)闊艄饪赡鼙徽趽酰覀円院笤谑褂肔iFi的過(guò)程中就可能會(huì)經(jīng)常說(shuō)‘請(qǐng)讓一下，你擋著我的信號(hào)了’。”
中國(guó)通信業(yè)知名觀察家項(xiàng)立剛告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“LiFi是靠光來(lái)傳播的，必須要讓可見光照射到這樣的一個(gè)設(shè)備上才能傳播，而且光不能繞射，一旦被遮擋信號(hào)就會(huì)變?nèi)?。另外，LED的燈光也可能會(huì)受到窗口射進(jìn)來(lái)的光的影響，這都會(huì)造成LiFi的不穩(wěn)定性。”
同時(shí)，LiFi技術(shù)對(duì)所使用的LED燈光有很高要求。LED燈里需要加裝用于接收信號(hào)的光探測(cè)器。“LiFi大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)主要瓶頸就在于發(fā)射光源的LED燈。”傅志仁說(shuō)，“LED燈充分考慮閃爍和調(diào)光問(wèn)題。”
光通信技術(shù)奠基人、電報(bào)發(fā)明者貝爾早在上個(gè)世紀(jì)就曾設(shè)想將可見光作為媒介實(shí)現(xiàn)通信。不過(guò)，由于當(dāng)時(shí)燈光技術(shù)條件的限制，該技術(shù)不能得以實(shí)施。近年來(lái)LED燈具的普及讓LiFi有了可行性。因?yàn)長(zhǎng)ED燈有高調(diào)制速率，在人眼感覺不到光的閃爍的情況下，就可以把數(shù)據(jù)傳輸?shù)?米以外。
根據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2018年可見光通信的市場(chǎng)將會(huì)達(dá)到約60億美元，未來(lái)的應(yīng)用可能達(dá)到萬(wàn)億規(guī)模?？梢姽馔ㄐ挪粌H僅是具有萬(wàn)億產(chǎn)值的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，更是涉及LED照明、物聯(lián)網(wǎng)和通信領(lǐng)域交叉融合的新技術(shù)。
昕諾飛全球?qū)I(yè)照明事業(yè)部負(fù)責(zé)人HarshChitale表示：“如果想要實(shí)現(xiàn)從光源到后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的傳輸，就需要跟許多企業(yè)合作，其中包括電信基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)，昕諾飛與思科的合作就是這樣的例子。我們的光源是連接到以太網(wǎng)供電（PoE）網(wǎng)絡(luò)的，因此，我們需要通過(guò)與其他網(wǎng)絡(luò)電信企業(yè)合作來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的解決方案。”
項(xiàng)立剛也對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，盡管LiFi前景看好，但目前大部分產(chǎn)品還依舊停留在實(shí)驗(yàn)室階段，產(chǎn)業(yè)化之路仍舊漫長(zhǎng)。比如需要把專業(yè)的芯片集成到手機(jī)和電腦里，這樣才有可能推廣，并且需要制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
各領(lǐng)域合作突破科技壁壘
項(xiàng)立剛表示：“要實(shí)現(xiàn)LiFi不僅需要在LED燈里內(nèi)置一個(gè)路由器，用來(lái)接收和傳遞信息，還需要在終端設(shè)備里內(nèi)置一個(gè)芯片，用于接收和轉(zhuǎn)化信號(hào)，這就需要電信運(yùn)營(yíng)商、手機(jī)制造商的共同參與，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)LiFi的商業(yè)化應(yīng)用。”
由于LiFi主要的應(yīng)用集中在控制、通信、定位三個(gè)方面，把通信與照明結(jié)合在一起，以更低的能耗和更低的成本，提供照明及具有安全性、可靠性的寬帶數(shù)據(jù)接入。因此，中興、華為等大型的通信公司也一直致力于這項(xiàng)技術(shù)的研究。
傅志仁認(rèn)為L(zhǎng)iFi技術(shù)的第二個(gè)瓶頸是芯片的研發(fā)，“無(wú)論是LED燈的信號(hào)控制還是信號(hào)接收后的實(shí)時(shí)處理，都需要專用的集成芯片，目前這方面的研究還很薄弱。”
“LiFi技術(shù)涉及通信、照明、電力等許多行業(yè)領(lǐng)域，涉及產(chǎn)業(yè)鏈綿長(zhǎng)。目前LiFi的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成型，缺少協(xié)同。產(chǎn)業(yè)鏈以研究機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)，LED廠商積極參與，但產(chǎn)業(yè)鏈缺少終端廠商、芯片廠商的支持。現(xiàn)階段研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)研發(fā)出的LiFi系統(tǒng)多為原型機(jī)，使用自行設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行信號(hào)處理，設(shè)備體積龐大。通信設(shè)備的小型化和低能耗需要設(shè)計(jì)專用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果大規(guī)模普及LiFi技術(shù)，將通信網(wǎng)絡(luò)接入每個(gè)燈泡，工程量巨大，必須通過(guò)一系列的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。”傅志仁告訴第一財(cái)經(jīng)記者。
如今，可見光通信已成為美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)家在國(guó)際通信研究領(lǐng)域的必爭(zhēng)之地。
在美國(guó)，以谷歌為代表的科技巨擘，以及波士頓大學(xué)ERC中心、加州大學(xué)UC-Light中心、賓州州立大學(xué)COWA中心等科研機(jī)構(gòu)，正加緊開展可見光通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)工作，并啟動(dòng)了搶占相關(guān)市場(chǎng)的機(jī)制及策略研究。歐洲各國(guó)也在加強(qiáng)可見光通信方面的工作，主要由歐洲的20多家大學(xué)、科研單位和企業(yè)組成的OMEGA計(jì)劃來(lái)推進(jìn)。
我國(guó)從2011年開始，從國(guó)家層面部署可見光通信技術(shù)相關(guān)研究，最初由解放軍信息工程大學(xué)于宏毅研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用光學(xué)和電學(xué)相協(xié)同的處理方法，突破了可見光空間通道互干擾高效抑制等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)入集成化、微型化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段?？萍疾坑?013年上半年啟動(dòng)了中國(guó)第一個(gè)可見光通信相關(guān)國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（國(guó)家863計(jì)劃）和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（國(guó)家973計(jì)劃）項(xiàng)目的研究工作。國(guó)內(nèi)多個(gè)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)都在開展可見光通信研究，例如中國(guó)科技大學(xué)教授徐正元、復(fù)旦大學(xué)教授遲楠和北京大學(xué)教授李紅濱等人帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。
2016年2月，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編制發(fā)布了《可見光通信標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》，對(duì)國(guó)內(nèi)可見光通信產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析，并就可見光通信技術(shù)、應(yīng)用、芯片、標(biāo)準(zhǔn)化等方面提出了針對(duì)性的建議和意見。
LED光源生產(chǎn)商成為新的行業(yè)攪局者
穩(wěn)定的LED光源是LiFi技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的重要條件。因此，LiFi市場(chǎng)不再是傳統(tǒng)電信公司競(jìng)爭(zhēng)的蛋糕，世界各大LED生產(chǎn)公司也加入了這場(chǎng)角逐，希望分得LiFi市場(chǎng)的一杯羹。
項(xiàng)立剛認(rèn)為，因?yàn)長(zhǎng)ED廠商本身就是做光線的，如果能夠在光線上加載通信能力，會(huì)使燈光變得有價(jià)值。今天的科研也應(yīng)該走出高校，進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化才有意義。
從全球來(lái)看，眾多LED照明供應(yīng)商紛紛加入了這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。昕諾飛已把智能互聯(lián)照明作為公司的重大戰(zhàn)略之一，目前正在有意識(shí)地減少傳統(tǒng)照明在公司的占比，加大面向未來(lái)的科研投入。該公司今年3月19日在德國(guó)法蘭克福宣布利用可見光波提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接，是首家推出加載可見光通信功能辦公燈具產(chǎn)品的全球性照明企業(yè)。
昕諾飛照明全球首席執(zhí)行官洪岸禮（EricRondolat）告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“我們正在把大量創(chuàng)新資源投入傳感器、基于云服務(wù)的控制平臺(tái)、智能互聯(lián)照明、室內(nèi)定位技術(shù)和個(gè)性化家居照明系統(tǒng)等領(lǐng)域。2017年，我們計(jì)劃把4.8%的營(yíng)業(yè)額投入研發(fā)。”
國(guó)內(nèi)目前有LiFi題材的上市公司包括三安光電、中興通訊、鴻利光電、飛樂(lè)音響以及勤上光電等等。勤上光電作為國(guó)內(nèi)第一家涉足LiFi光通信的LED上市公司，與清華大學(xué)、中科院等合作，以LiFi為載體實(shí)現(xiàn)LED燈具的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線傳輸功能，布局智慧照明、智慧城市等方面；三安光電也在2015年7月與上海航天電子通訊設(shè)備研究所進(jìn)行合作，共同開發(fā)并推廣室內(nèi)外LED智能照明通信（LiFi）產(chǎn)品，進(jìn)軍智慧照明領(lǐng)域。
LiFi在智慧城市中的空間
實(shí)際上，可見光通信技術(shù)的4類應(yīng)用包括局域網(wǎng)通信（VLAN）、定位增強(qiáng)信息廣播、高分辨力定位（自動(dòng)定位）以及中等分辨力定位（室內(nèi)導(dǎo)航）。LiFi上網(wǎng)利用的是LiFi雙向傳輸，可以說(shuō)是LiFi技術(shù)應(yīng)用的終極目標(biāo)。但在實(shí)現(xiàn)這個(gè)終極目標(biāo)之前，LiFi在智慧城市建設(shè)中還可以大展拳腳。
“未來(lái)的LiFi可以被用于路燈，作為智能城市應(yīng)用的接入點(diǎn)；家用電器的指示燈可以通過(guò)天花板燈將這些設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)；帶有集成LED燈的可穿戴式設(shè)備可以監(jiān)控健康參數(shù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。”傅志仁說(shuō)。
LiFi在室內(nèi)有精準(zhǔn)定位的功能，包括協(xié)助視覺障礙人群的室內(nèi)導(dǎo)航、進(jìn)行超市人流統(tǒng)計(jì)以及精確位置測(cè)量等，其定位效果已達(dá)到1毫米的“零誤差”。以超市為例，顧客可以在商城或購(gòu)物中心的指示牌通過(guò)手機(jī)等得到相關(guān)信息，超市可以用購(gòu)物車對(duì)客戶行為進(jìn)行調(diào)查以及方便客戶付款。
歐洲和日韓的LED生產(chǎn)商都在推進(jìn)LED可見光通信在智慧城市中的應(yīng)用。昕諾飛已經(jīng)在迪拜的Aswaaq和阿姆斯特丹的萬(wàn)得城MediaMarkt旗艦店推出“購(gòu)物導(dǎo)航”應(yīng)用程序，依托LED室內(nèi)定位系統(tǒng)，幫助顧客借助智能手機(jī)快速定位商品位置并提供引導(dǎo)服務(wù)。
在Aswaaq，單點(diǎn)的光通過(guò)可見光通信技術(shù)將位置信息發(fā)射出去，讓顧客能夠用手機(jī)獲取定位服務(wù)。據(jù)了解，在采取這項(xiàng)服務(wù)后，Aswaaq照明能耗降低了50%，也能幫助商家管理貨品陳列，并幫助顧客找到商品。
姚夢(mèng)明解釋說(shuō)：“可見光通信是用手機(jī)的攝像頭去捕捉燈光的波動(dòng)，然后用燈光波動(dòng)作為信號(hào)來(lái)捕捉到燈具在哪里，再發(fā)送信號(hào)給燈具，這是可見光編碼的技術(shù)。所以它的通信是利用燈具發(fā)出的光和手機(jī)攝像頭之間產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)。”
在智能交通方面，傅志仁表示，智能交通網(wǎng)意味著通過(guò)交通燈與汽車燈之間進(jìn)行信息交互，它可以對(duì)汽車進(jìn)行精確定位，也可為今后無(wú)人駕駛汽車奠定基礎(chǔ)；智能路牌可以建立在門牌與手機(jī)之間，通過(guò)手機(jī)與各個(gè)路牌指示燈得到自己精確的位置，也可以為路人盡快找到目的地以及為迷路的人找到回家的指示，特別是對(duì)一些盲人、小孩、老人提供幫助。
目前，智能交通燈已經(jīng)有一些落地應(yīng)用項(xiàng)目，比如昕諾飛就和美國(guó)鐵塔公司合作，在美國(guó)啟動(dòng)了智能燈桿項(xiàng)目。加利福尼亞州的亨廷頓海灘作為首個(gè)試點(diǎn)城市，將率先部署200套智能燈桿。
智能燈桿是在一個(gè)燈桿上集成了高品質(zhì)節(jié)能LED路燈和可以同時(shí)接入不同移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)傳輸功能，可用于快速道路、街道、停車場(chǎng)，還可為偏遠(yuǎn)地區(qū)增強(qiáng)移動(dòng)信號(hào)覆蓋，提供節(jié)能效果達(dá)50%的LED照明。
